钻井液固相的数学分析

钻井液固相的数学分析

非加重钻井液的固相分析

1．连续相全部是水时，有V l = 0.625（ρm －1）

【V x (某种固相的百分数%)=(ρm-1)/(ρx-1)】

2．连续相中混有部分油时，有V l = 0.625（ρm －1－ρo V o ）

3．特殊情况下，当体系中的固相全部为重晶石时，有V h = 0.3125（ρm －1）

式中：V l —低密度固相的体积百分数，%；

V h —高密度固相的体积百分数，%；

ρm —钻井液密度，g/cm 3；【ρx —某种固相或加重剂的密度】

ρo —油的密度，一般取0.84 g/cm 3；

V o —液相中油的体积百分数，%。

加重钻井液的固相分析

1．在非含油的淡水体系中，各固相组份有如下关系：

l

h m s h s l V V V ρρρρρ--⋅+-=)1(水 l

h s s l m h V V V ρρρρρ---⋅-=)1(水 V s = V l + V h

式中：V s —体系中总固相的体积分数，%；

ρ水—水的密度，取1g/cm 3；

ρl —低密度固相的密度，一般取2.6g/cm 3；

ρh —加重材料的密度，g/cm 3；其余同上。

2．加重钻井液体系中含有部分油相时的固相分析

l

h m o o s h o s l V V V V V ρρρρρρ--+⋅+--=)1(水 l

h o s o o s l m h V V V V V ρρρρρρ----⋅-⋅-=)1(水 式中符号意义同上。

3．含有可溶性盐的加重钻井液体系固相分析

l

h m o o s h w w l V V V V ρρρρρρ--+⋅+⋅=

l

h w w o o s l m h V V V V ρρρρρρ-⋅-⋅-⋅-= 式中：ρw —含有可溶性盐的钻井液体系中液相（滤液）的比重，g/cm 3；一般采用下式计算：

ρw = ρ水（1 + 1.94×10－6×〔Cl －

〕0.95）

〔Cl －〕—滤液中Cl －的浓度，mg/l ；

V w —含有可溶性盐的钻井液体系中水相的体积分数，%；可由下式确定：

V w = V 水（1 + 5.88×10－8×〔Cl －〕1.2）

V 水—纯水的体积分数，现场采用蒸馏方式得到，%。

V s = 1－V w －V o

注意：实际计算时，V S 、V O 、V W 均应采用小数；计算V W 时，V 水采用百分数时，计算得出的V W 相应的也是百分数，采用小数计算时，得出的V W 相应的也是小数。

钻井液体系中含有多种无机盐时固相含量的精确计算

1．含有多种无机盐时非加重体系的固相含量确定

f s = 1－C f ·f w －f o

2．含有多种无机盐时加重体系的固相含量确定

g

B m o o B w f o w f g f f

C f f C f ρρρρρρ--⋅+⋅--+⋅⋅=)1( g s B f f f -=

式中：f s —体系中固相体积分数，亦可作为总固相含量，%；

C f —校正系数，w w

f W C ⋅=ρρ

ρw —纯水的密度，取1.0 g/cm 3；

ρ—含有多种无机盐时水相的密度，可由实验或手册得到，g/cm 3；

W w —含盐滤液中纯水的重量分数，%；

f w —体系中纯水的体积分数，%；

f o —体系中油的体积分数，%；

f g —体系中低密度固相的体积分数，%；

ρB —加重材料的密度， g/cm 3；

ρo —体系中油（一般按柴油计）的密度， g/cm 3；

ρm —钻井液体系的密度， g/cm 3；

ρg —低密度固相(钻屑)的密度，一般取2.6g/cm 3；

f B —体系中加重剂的体积分数，%；

保持或降低钻井液体系中的固相含量时所需冲稀液的体积

d

a a l m d S S S S V V --⋅=

)( 式中：V d —所需的冲稀液量，m 3；

V m —参加循环的钻井液量，m 3；

S a —欲得到的低密度固相体积分数，%；

S d —所用冲稀液中的低密度固相体积分数，%；

S l —体系中的低密度固相体积分数，%；

现场置换泥浆时所配新浆密度的计算

)()1()(e c d

c i e

d i

e d V V V V ρρηρρρρ-⋅---⋅+= 式中：ρd —稀释液的密度，g/cm 3；

ρe —欲达到的循环钻井液密度，g/cm 3；

ρi —未稀释前的循环钻井液密度，g/cm 3；

ρc —钻屑的密度，g/cm 3；

V i —未处理前的循环钻井液体积，m 3；

V c —某一井段所产生的钻屑体积，m 3；

V d —稀释（或置换）液的体积，m 3；

η—固控设备的分离效率，一般取0.6～0.8。

钻井液中固相含量可以用“体积分数（%）”或“单位体积重量（g/l ）”表示，二者之间进行换算的关系式如下：

s s W G 50=

式中：W s —利用固相含量测定仪测定钻井液固含时（按标准取20ml 泥浆），烧灼后剩余固相的重量。可由天平称得，单位“克”。

Gs —换算后的固相含量，g/l 。

如果量取任意体积的泥浆测定固相含量，则可由下式进行换算：

P

s s V W G ⨯=1000